DE102007014745B4

DE102007014745B4 - Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007014745B4
Application number: DE102007014745.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Bleckmann
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: DE102007014745A1; WO2008116874A1

Abstract

Eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, tastend in mehrere Schaltstellungen bringbaren Schalthebel und mit elektrischen Aktuatoren, die Schaltanschläge für den Schalthebel verstellen können, wodurch die Auslenkung des Schalthebels in unterschiedlichem Maße einschränkbar ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere Anschlagkanten aufweisende Anschlagkontur fest mit dem Schalthebel verbunden und zusammen mit diesem beweglich ist, und dass die Aktuatoren jeweils einen zumindest eine Sperre für die Anschlagkontur ausbildenden Schieber zwischen jeweils zwei Positionen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Anschlagkontur verstellen, wobei durch Verstellen zumindest eines Schiebers wechselweise eine Sperre in Eingriff und außer Eingriff mit der Anschlagkontur gestellt ist, und durch Verstellen zumindest eines weiteren Schiebers wechselweise zwei unterschiedlich positionierte Sperren in Eingriff mit der Anschlagkontur gestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Achse drehbar gelagerten, tastend in mehrere Schaltstellungen bringbaren Schalthebel und mit elektrischen Aktuatoren, die Schaltanschläge für den Schalthebel verstellen können, wodurch die Auslenkung des Schalthebels in unterschiedlichem Maße einschränkbar ist.
Derartige Schalteinrichtungen werden bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mit einem automatisierten Schaltgetriebe ausgerüstet sind. Dabei wird der eigentliche Schaltvorgang elektrohydraulisch oder elektromotorisch vorgenommen, während der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst wird. Dem Fahrer stehen bei einem solchen automatisierten Schaltgetriebe die elektrische Schalteinrichtung mit einem Schalthebel und gegebenenfalls zusätzlichen, etwa am Lenkrad angeordneten Wippschaltern zum Herauf- und Herunterschalten zur Verfügung.
Der Schalthebel einer solchen Schalteinrichtung ist monostabil ausgeführt, dass heißt er besitzt, ähnlich einem Joystick nur eine stabile Ruheposition, in die der Schalthebel aus mehreren instabilen Stellpositionen immer wieder zurückfällt.
Bei einer derartigen Schalteinrichtung ist es wünschenswert oder sogar erforderlich, in Abhängigkeit vom aktuell gewählten Schaltzustand, jeweils bestimmte Schaltzustände von der nächsten Auswahl auszuschließen. Vorteilhaft ist es beispielsweise, bei einer linearen Kette möglicher Schaltzustände anzuzeigen, wenn die Auswahlmöglichkeiten in einer Schaltrichtung erschöpft sind.
Da im allgemeinen nicht nur die Erfassung sondern auch die Verarbeitung der jeweiligen Schaltzustände auf elektrischem oder elektronischem Weg abläuft, kann und wird im allgemeinen der Ausschluss bestimmter Umschaltmöglichkeiten durch die zugrundeliegende Schaltlogik erfolgen. Allerdings ist es aus ergonomischen Gründen vorteilhaft, wenn der Bediener der Schalteinrichtung auch eine unmittelbare haptische Rückmeldung über derzeit nicht auswählbare Schaltfunktionen erhält. Eine solche Rückmeldung erhält der Fahrer eines Kraftfahrzeuges insbesondere über Sperren oder Anschläge, die mit dem Schalthebel zusammenwirken.
Aus der DE 10 2005 002 086 B3 ist eine Betätigungseinrichtung mit mehreren Anschlagbolzen bekannt, die jeweils in eines von mehreren Kulissensegmenten mittels eines Aktors als Sperreinrichtung ausgefahren werden können.
Aus der EP 1 464 875 A2 ist eine Schaltvorrichtung bekannt, die eine Betätigungseinrichtung aufweist, welche einen Schaltanschlag außer Kraft setzen kann, so dass der Schalthebel über die durch diesen Schaltanschlag definierte Schaltposition hinaus schwenkbar ist. Die EP 1 464 875 A2 offenbart hierzu eine relativ komplex aufgebaute Kipphebelanordnung, die durch mehrere unterschiedliche Aktuatoren betätigt wird.
Die elektrische Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dieser vorbekannten Einrichtung den Vorteil, durch den Einsatz sehr einfach aufgebauter Aktuatoren, die nur zwei unterschiedliche Stellungen einzunehmen vermögen, den Betätigungsweg eines Schalthebels wunschgemäß zu begrenzen, wobei die eingesetzten mechanischen und elektrischen Mittel einfach, robust und kostengünstig sind.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine mehrere Anschlagkanten aufweisende Anschlagkontur fest mit dem Schalthebel verbunden und zusammen mit diesem beweglich ist, und dass die Aktuatoren jeweils einen zumindest eine Sperre für die Anschlagkontur ausbildenden Schieber zwischen jeweils zwei Positionen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Anschlagkontur verstellen, wobei durch Verstellen zumindest eines Schiebers wechselweise eine Sperre in Eingriff und außer Eingriff mit der Anschlagkontur gestellt ist, und durch Verstellen zumindest eines weiteren Schiebers wechselweise zwei unterschiedlich positionierte Sperren in Eingriff mit der Anschlagkontur gestellt sind.
Als Aktuatoren werden bevorzugt Hubmagnete mit federbelasteten Rückstelleinrichtungen eingesetzt.
Die Trennung einzelner Schaltpositionen in einer Richtung voneinander jeweils durch markante Anstiege der Betätigungskraft, werden dadurch erreicht, dass in einer fest mit dem Schalthebel verbundenen und zusammen mit diesem beweglichen Hülse ein federbelasteter Raststößel aufgenommen ist, der in einer entsprechend ausgelegten Rastkurve geführt ist.
Eine bevorzugte Anwendung einer elektrischen Schalteinrichtung besteht darin, Schaltwege eines monostabilen Gangwahlschalters abhängig von der bereits eingelegten Fahrstufe zu sperren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung werden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Sperrenkonzeptes der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung,
2 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung als dreidimensionale Ansicht
3 die Schalteinrichtung aus 2 im Querschnitt
Die Darstellungen der 2 und 3 zeigen die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen, insbesondere mechanischen Einzelheiten einer Schalteinrichtung als Ansicht bzw. Schnittdarstellung. Die elektrische bzw. elektronische Schaltpositionserfassung erfolgt durch bekannte und allgemein gebräuchliche Mittel wie z. B. elektromechanische Kontakte oder magnetische bzw. optische Sensoreinrichtungen zur Positionserfassung. In der 1 sind lediglich die Anschlagkontur und die Schieber bzw. Sperren dargestellt um die Funktionsweise der Einrichtung zu verdeutlichen.
Der Schalthebel 6 der elektrischen Schalteinrichtung ist um eine Achse 5 drehbar gelagert. Er ist aus einer Mittenstellung sowohl nach links als auch nach rechts tastend in jeweils drei unterschiedliche Schaltpositionen verlagerbar, aus denen er jeweils nach Fortfall der Betätigungskraft wieder in seine Mittenstellung zurückkehrt. Die einzelnen Schaltpositionen in einer Richtung sind jeweils durch markante Anstiege der Betätigungskraft voneinander getrennt, so dass beispielsweise zum direkten Erreichen der übernächsten Schaltposition in einer Richtung nach Erreichen der ersten Schaltposition das Überdrücken eines markanten Druckpunktes erforderlich ist.
Um die Betätigungskräfte und die haptischen Markierungen der verschiedenen Schaltpositionen des Schalthebels 6 zu realisieren, ist er an seinem unteren Ende starr mit einer zur Aufnahme eines federbelasteten Rastbolzens 12 vorgesehenen Hülse 13 verbunden. Der federbelastete Rastbolzen 12 ist in einer hier nicht dargestellten, in bekannten Weise ausgeführten Rastkurve geführt, und stellt so die entsprechenden Kräfte bereit.
Um die Auslenkung des Schalthebels bei einer Verschwenkung desselben um die Achse 5 in einer Richtung gezielt begrenzen zu können, ist in dieser ebenfalls an seinem unteren Endes starr mit einer Anschlagkontur 11 verbunden, die mit mehreren, jeweils eine Sperre für die Anschlagkontur 11 ausbildenden Schiebern 1, 2, 3, 4 kooperiert. Die Schieber 1, 2, 3, 4 werden durch Hubmagneten 7, 8, 9, 10 in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schalthebels 6 und damit der Anschlagkontur 11 bewegt. Die Bewegung der Schieber 1, 2, 3, 4 erfolgt dabei lediglich zwischen zwei Positionen, die einerseits durch das Bestromen der Spule des jeweiligen Hubmagneten 7, 8, 9, 10 und andererseits durch das Zurückstellen mittels einer gegen die Arbeitsrichtung des Hubmagneten 7, 8, 9, 10 arbeitenden, in dem Gehäuse des Hubmagneten integrierten Rückstellfeder erreichbar sind. Die Anschlagkontur 11 weist dabei mehrere Anschlagkanten 11a, 11b auf, die jeweils mit einer oder mehreren der durch die Schieber 1, 2, 3, 4 bereitgestellten Sperren in Eingriff gestellt werden können.
Zur Verdeutlichung des Prinzips sind in 1 lediglich eine vereinfachte Anschlagkontur 11 und entsprechende Schieber dargestellt. Es sind vier Schieber 1, 2, 3, 4 vorhanden, die in Richtung senkrecht zur Zeichenebene beweglich sind und so mit den Anschlagkanten 11a, 11b der Anschlagkontur 11 in oder außer Eingriff gestellt werden können. Die Schieber 1, 2, 3, 4 werden hierbei wie bereits beschrieben durch Hubmagnete mit federbelasteten Rückstelleinrichtungen bewegt, die nur zwei unterschiedliche Stellungen einnehmen können. Aus diesem Grunde werden Schieber 1, 2, 3, 4 mit drei grundsätzlich unterschiedlichen Funktionsweisen eingesetzt.
Durch die Schieber 1 und 2 kann jeweils eine Sperre wechselweise in Eingriff und außer Eingriff mit jeweils einer Anschlagkante 11a bzw. 11b der Anschlagkontur 11 gestellt werden. Durch den Schieber 4 kann ebenfalls eine Sperre wechselweise in Eingriff und außer Eingriff mit der Anschlagkontur 11 gestellt werden, wobei sich jedoch die Wirkung auf beide Anschlagkanten 11a und 11b beziehen kann. Der Schieber 3 bildet zwei unterschiedlich positionierte Sperren aus, die durch seine Betätigung wechselweise in Eingriff mit der Anschlagkontur 11 gestellt sind, wobei entweder der eine Abschnitt 3a des Schiebers 3 mit der Anschlagkante 11a oder der andere Abschnitt 3b des Schiebers 3 mit der Anschlagkante 11b zusammenwirkt. Auf diese Weise ist es möglich, durch nur vier Schieber 1, 2, 3, 4 sechs unterschiedliche Anschlagpositionen zu realisieren.
In der in 1 dargestellten Situation sollen die schraffiert gezeichneten Schieber mit der Anschlagkontur sperrend in Eingriff sein, d. h. in diesem Falle also der Schieber 4 und der Abschnitt 3b des Schiebers 3. Der mit der Anschlagkontur 11 verbundene Schalthebel 6 ist dadurch aus seiner Mittenstellung N in einer Richtung nur in eine Position, nämlich die Schaltposition D verlagerbar, und wird dann durch das Zusammenwirken der Anschlagkante 11b mit dem Schieberabschnitt 3b gesperrt. In der anderen Richtung kann der Schalthebel 6 sowohl in die Position R als auch direkt in die Position P verlagert werden, bevor die Anschlagkontur 11 mit ihrer Anschlagkante 11a an dem Schieber 4 zur Anlage kommt.
Wird in dem oben dargestellten Fall beispielsweise in die Position D geschaltet, so kehrt der Schalthebel 6 wieder in die Mittenstellung zurück, die dann aber elektrisch der Schaltposition D entspricht. Aus dieser Stellung soll dann eine weitere Bewegung in der gleichen Richtung nicht mehr möglich sein, in der anderen Richtung sollen jedoch die Positionen N, R und P direkt erreichbar sein. Dies wird im Vergleich zu der in 1 dargestellten Situation dadurch erreicht, dass der Schieber 2 in Eingriff und der Schieber 4 außer Eingriff mit der Anschlagkontur 11 gestellt wird.
Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung in 3 deutlich wird sind zur tatsächlichen Realisierung der verschiedenen Sperren in einem begrenzten Bauraum mehr als nur die zwei in der vereinfachten Darstellung in 1 beschriebenen Anschlagkanten 11a und 11b an der Anschlagkontur 11 vorgesehen. So sind in 3 die Anschlagkanten für die Schieber 1 und 2 an der Außenseite der Anschlagkontur 11 vorhanden und auch an der Innenseite der Anschlagkontur 11 ist noch eine Abstufung vorgenommen.

Claims

Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem um eine Achse (5) drehbar gelagerten, tastend in mehrere Schaltstellungen bringbaren Schalthebel (6) und mit elektrischen Aktuatoren, die Schaltanschläge für den Schalthebel (6) verstellen können, wodurch die Auslenkung des Schalthebels (6) in unterschiedlichem Maße einschränkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere Anschlagkanten (11a, 11b) aufweisende Anschlagkontur (11) fest mit dem Schalthebel (6) verbunden und zusammen mit diesem beweglich ist, und dass die Aktuatoren (7, 8, 9, 10) jeweils einen zumindest eine Sperre für die Anschlagkontur ausbildenden Schieber (1, 2, 3, 4) zwischen jeweils zwei Positionen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Anschlagkontur (11) verstellen, wobei durch Verstellen zumindest eines Schiebers (1, 2, 4) wechselweise eine Sperre in Eingriff und außer Eingriff mit der Anschlagkontur (11) gestellt ist, und durch Verstellen zumindest eines weiteren Schiebers (3) wechselweise zwei unterschiedlich positionierte Sperren (3a, 3b) in Eingriff mit der Anschlagkontur (11) gestellt sind.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuatoren Hubmagnete (7, 8, 9, 10) mit federbelasteten Rückstelleinrichtungen eingesetzt sind.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer fest mit dem Schalthebel verbundenen und zusammen mit diesem beweglichen Hülse ein federbelasteter Raststößel (12) aufgenommen ist, der in einer Rastkurve geführt ist.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkurve so ausgelegt ist, dass einzelne Schaltpositionen in einer Richtung jeweils durch markante Anstiege der Betätigungskraft voneinander getrennt sind.
Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (1) ein Gangwahlschalter ist.